幾何学的位相と渦位相を利用した立体サニャック干渉光学系の研究

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20656013
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 西川 淳 National Astronomical Observatory of Japan, 光赤外研究部, 助教 (70280568)
• Keywords: 応用光学・量子光工学 / 惑星探査 / 干渉計測 / ナル干渉計 / コロナグラフ / 幾何学的位相 / 渦位相

Research Abstract

1995年以来、太陽系以外の惑星(系外惑星と呼ぶ)は、恒星のドップラー速度や明るさの変化などで間接的に約300個が確認され、最近、巨大惑星が直接撮影された。系外惑星(特に地球型惑星)の直接検出と特徴の分析は現代天文学の最大の課題の1つとなっている。直接検出のためには、惑星よりも極めて強い恒星の回折光や波面誤差によるスペックルノイズ(散乱光)を除去(Nulling)し、埋もれていた惑星の光を直接検出する撮像光学システム(コロナグラフと呼ばれる)で10桁以上の広いダイナミックレンジが必要とされている。本研究では、幾何学的位相と渦位相を利用して、可視光全域で6桁を超える消光比の干渉計を構築し、望遠鏡搭載の目処を得ることを目標とする。
本研究は、2段の立体Sagnac干渉計で成り立っている。初段Sagnac干渉計は、幾何学的位相により180度位相差をつけた2光波で打ち消しあうもので、既に2色の光源でIE-6@5λ/D程度の消光比を達成している。後段Sagnac干渉計は90度の位相差をつけるものである。2段を通す一つの光路案により、広い範囲で打ち消しあう4光波干渉の特性がコヒーレンス関数として測定された。次に、瞳面や像面における干渉状態をも観測するため、光路の短い初段干渉計と後段干渉計の光路を検討し、設計を終了させ、一部の製作を終了した。2段にするときは単独時には不要な波長板を初段干渉計に挿入する必要があり、本設計ではアクロマティックなフレネルロム波長板を設置角を切り替えられるように導入し、位相差を切り替えた観測が可能になった。

Research Products

• [Journal Article] 地球型系外惑星の直接観測に向けた技術開発の躍進 (2009)
  • Author(s): 村上尚史, 西川淳, 横地界斗
  • Journal Title: 天文月報 102 Pages: 195-200
• [Journal Article] Precise wavefront correction with an unbalanced nulling interferometer for exo-planet imaging coronagraphs (2008)
  • Author(s): Nishikawa, J., Abe, L., Murakami, N., Kotani, T.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics 489 Pages: 1389-1398
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Achromatic interfero-coronagraph with two common-path interferometers in tandem (2008)
  • Author(s): A. V. Tavrov, J. Nishikawa, M. Tamura, L. Abe, K. Yokochi, T. Kurokawa, M. Takeda
  • Journal Title: Applied Optics 47 Pages: 4915-4926
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 太陽系以外の惑星を検出するナル干渉計 (2008)
  • Author(s): 西川淳
  • Journal Title: 光学 37 Pages: 595-599
• [Journal Article] Virtual wavefront compensation and speckle reduction in coronagraph by unbalanced nulling interferometer (UNI) and phase and amplitude correction (PAC) (2008)
  • Author(s): Nishikawa, J., Yokochi, K., Abe, L., Murakami, N., Kotani, T., Tamura, M., Kurokawa, T., Tavrov, A. V., Takeda, M.
  • Journal Title: Proc. of SPIE 7010 Pages: 70102A-1-70102A-5
• [Presentation] Coronagraph methods on precise wavefront compensation (UNI-PAC) and deep achromatic nulling (2009)
  • Author(s): Nishikawa, J., Yokochi, K., Murakami, N., Abe, L., Kotani, T., Tamura, M., Kurokawa, T., Tavrov, A. V., Takeda, M.
  • Organizer: The 2nd Subaru International Conference, Exoplanets and Disks : Their Formation and Diversity
  • Place of Presentation: Kona, USA
  • Year and Date: 2009-03-12
• [Presentation] 太陽系外の地球型惑星の直接観測ミッションの動向(2008) (2008)
  • Author(s): 村上尚史, 西川淳, 田村元秀, 芝井広
  • Organizer: 第52回宇宙科学技術連合講演会
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2008-11-07
• [Presentation] 系外惑星直接観測のための非対称ナル干渉計と補償光学による高ダイナミックレンジ光学システム (2008)
  • Author(s): 横地界斗, 西川淳, 村上尚史, Lyu ABE, 小谷隆行, 田村元秀, Alexander TAVROV, 武田光夫, 黒川隆志
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2008-11-05
• [Presentation] 非対称ナル干渉と補償光学を融合した系外惑星直接検出のための超高コントラスト撮像法(3) (2008)
  • Author(s): 西川淳, 村上尚史, 田村元秀, 横地界斗, 黒川隆志, Lyu ABE, 小谷隆行, Alexander TAVROV, 武田光夫
  • Organizer: 日本天文学会2008年秋季年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] Achromatic characteristics in 3-D Sagnac interferometer based on geometric phase shift (2008)
  • Author(s): Yokochi, K., Tavrov, A. V., Nishikawa, J., Abe, L., Tamura, M., Takeda, M, Kurokawa, T.
  • Organizer: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)
  • Place of Presentation: San Jose, USA
  • Year and Date: 2008-05-05